JPH074679B2 - 鋼板の板継ぎ溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、橋梁箱桁，鈑桁部材と
して用いられる鋼板を板継ぎするための片面突合わせ溶
接装置に関する。

【０００２】

【発明の背景】一般に橋梁箱桁，鈑桁部材として用いら
れる広幅鋼板は、図９で示すように夫々板厚の異った鋼
板を板継ぎ溶接し、仮想線で示すように切断されて使用
される。

【０００３】板厚の異る鋼板を板継ぎ溶接する継手形式
としては、図１１に示すように下面合わせ、図１２のよ
うに上面合わせ、および、図１３に示すように板厚中心
合わせがある。

【０００４】

【従来技術とその課題】従来一般に行われている板継ぎ
溶接手段は、板厚の異る鋼板を開先を介して固定定盤、
または、搬送コンベア上にセットし、両面よりサブマー
ジアーク溶接などで板継ぎ溶接を行っていた。このた
め、無監視溶接ができないばかりか、反転作業に人手を
要したり、ガウジング作業による作業環境悪化に問題が
あり、一部で片面溶接の例があるが、対象継手の下面を
位置決めしてあらゆる継手形式に対応できるようにした
装置は皆無であった。（製鉄研究第２８０号Ｐ６５〜Ｐ
７４１９７４年発行参照）

【０００５】本発明の目的は、橋梁箱桁，鈑桁部材など
鋼構造物の流れ生産における板継ぎ溶接において、可能
な限りの無監視溶接を実現し、あらゆる継手形式に対応
できるＭＡＧ溶接による片面自動溶接装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】従来技術の課題を解決す
る本発明の構成は、板継ぎ形状に組み立てられた鋼板を
搬送する上流側搬入体と下流側搬出体との間に、水平姿
勢の旋回架台を配設するとともに、この旋回架台上に該
旋回架台の軸線方向と直交する方向に水平移動する移動
架台を乗載せしめ、この移動架台上に、上記旋回架台の
軸線にそい所要の間隙を介して各別に昇降しうる２個の
下部架台を搭載し、この両下部架台間の間隙部に、鋼板
の板継ぎ形式に対応して板継ぎ鋼板間に密接する裏当て
材を上下動可能に配設し、更に、上記移動架台の両側
に、上記上流側搬入体と下流側搬出体と同レベルのパス
ラインをもつ上記板継ぎ鋼板の搬送補助ローラ群列を配
設せしめ、一方、上記移動架台には、上記両下部架台の
上方に対応して配設され各別に昇降する２個の上部架台
を搭載し、この何れか一方の上部架台には、両上部架台
間の間隙の長手方向中心線にそって水平往復移動する溶
接トーチをとりつけるとともに、該溶接トーチの移動を
邪魔しない間隙部に上記鋼板の板継ぎ開先を検知する複
数のセンサーを適当の間隔を介して並設したものであ
る。

【０００７】

【作用】搬送手段により対象部材を所定位置に引き込
み、装置全体を旋回、および、移動し、対象部材の溶接
継手に対して装置全体の芯合わせを制御信号により自動
的に行い、溶接段取り作業をシーケンス制御対象とす
る。

【０００８】下部架台を各別に上面位置決めし、その位
置を基準として対象部材を挾みこんだ状態で上部架台を
各別に押しつけ、同様に継手形式の選択と継手拘束を制
御対象とする。

【０００９】次に、芯合わせ、および、継手の拘束が完
了した継手下面より裏波溶接用の裏当て材を押しつける
ことを制御対象とすることにより、一連の板継ぎ溶接準
備作業を無監視で実行する。

【００１０】

【実施例】次に、図面について本発明実施例の詳細を説
明する。図１は本発明装置の側面図、図２は一部切欠正
面図、図３は正面図、図４は旋回架台の平面図、図５は
板継ぎ開先を検知した状態の要部の一部切欠正面図、図
６は板継ぎ溶接状態の要部の一部切欠正面図、図７はシ
ールドガスノズルのスパッターの除去を示す要部の一部
切欠正面図、図８は同上一部切欠平面図、図９は鋼板の
板継ぎ状態を示す平面図、図１０は板継ぎ鋼板を使用し
た橋梁箱桁の斜視図、図１１は下面合わせの継手形式を
示す説明図、図１２は上面合わせの継手形式を示す説明
図、図１３は板厚中心合わせの継手形式を示す説明図で
ある。

【００１１】図９，図１０で示すような、橋梁箱桁，鈑
桁部材として用いられる板継ぎ鋼板ＡのＭＡＧ溶接片面
溶接への適用例に基いて本実施例を説明する。

【００１２】図２に示す１は、板継ぎ形状に組み立てら
れた板厚の異る鋼板２ａ，２ｂ（図９〜図１３参照）を
搬送する上流側搬入体であって、該上流側搬入体１と所
要の間隔を介して下流側搬出体３が基礎４上に設けてあ
る。

【００１３】上記上流側搬入体１と下流側搬出体３との
間の基礎４には、図４に示すように平面形状が長方形の
ピット５が形成してあり、このピット５の中心部に軸受
６を設け、これに平面形状が長方形の旋回架台７の中心
部を旋回可能に軸支せしめる。そして、上記旋回架台７
の長手方向両端部の下面には、図１，図３，図４に示す
ように複数の転輪８が設けてあり、この両転輪８は、上
記軸受６を中心とした曲率半径をもち、かつ、上記ピッ
ト５内に敷設された案内レール９上に乗載せしめられて
いる。図４に示す１０は、上記所定の転輪８に直結した
ギャードモータで、このギャードモータ１０の正，逆転
駆動により軸受６を中心として旋回架台７が旋回回動し
うるようにしたものである。

【００１４】図１，図２，図３に示すように、上記旋回
架台７の上面にはこれと略同形同大の移動架台１１が搭
載されている。この移動架台１１の下面には、特に図１
で明らかなように、上記移動架台１１を旋回架台７の長
手軸線方向と直交する方向に往復移動させるためのリニ
アガイド１２が複数列とりつけられている。そして、移
動架台１１を旋回架台７の長手軸線方向と直交する方向
に移動させるために、旋回架台７の上面に設けられたラ
ック杆（図示略）に噛合するピニオン（図示略）を移動
架台１１にとりつけ、このピニオンがシーケンス制御さ
れるギャードモータ１３によって駆動されるようにした
ものである。図中１４は、移動架台１１の少くとも長辺
側にとりつけられ、上記ピット５の上面を被覆するピッ
トカバーである。

【００１５】図２，図３に示すように、上記移動架台１
１の上部には、上記旋回架台、つまり、移動架台１１の
長手軸線方向にそい、かつ、所要の間隙１５を介して各
別に昇降しうる２個の下部架台１６ａ，１６ｂを搭載す
る。この両下部架台１６ａ，１６ｂの両端部には、図１
に示すように、移動架台１１に設置したシーケンス制御
されるギャードモータ１７によって昇降駆動するスクリ
ュージャッキ１８が各別にとりつけられている。また、
上記下部架台１６ａ，１６ｂは上流側と下部側に構成さ
れるとともに、上述のように両端支持であるためにたわ
みが生ずる。このたわみにより鋼板２ａ，２ｂの位置決
め、および、拘束が不均一になることから、当り面に図
２に示すように多数条、つまり、各下部架台１６ａ，１
６ｂの長手軸線方向と直交する方向に多数条のたわみ調
整フィラー１９がとりつけられている。

【００１６】上記下部架台１６ａ，１６ｂ間の間隙１５
には、図５，図６に示すように、間隙１５の上部で相対
向する面に側面形状がＬ字形で長尺の受片２０を対称的
にとりつけ、この両受片２０間に取付片２１を垂設した
長尺の受座２２を橋架的に載置する。上記取付片２１に
は長尺の支持座２３に垂下した取付片２４が首振り可能
に軸支してあり、また、上記支持座２３上には比較的肉
厚の耐熱材料よりなる長尺のホース２５が載設されてい
る。また、上記支持座２３の上面両縁部には複数の案内
ピン２６が対称的に立設されており、この各案内ピン２
６には、上記ホース２５の膨縮作用により上下動する台
座２７が挿入支持されている。そして、この台座２７上
には、人手によって挿入され、かつ、図６に示すように
鋼板２ａ，２ｂに密接する裏波溶接用の裏当て材２８を
交換可能に保持する長尺のケース２９が乗載してある。

【００１７】図１，図２に示すように、上記移動架台１
１の上流側と下流側の端縁部上面には、この移動架台１
１の長手軸線方向にそった支持杆３０が脚杆３１によっ
て夫々立設されており、この両支持杆３０の上面には、
上記上流側搬入体１，下流側搬出体３のパスラインと同
高のパスラインをもつ多数の搬送補助ローラ３２が設け
られている。尚、上記下部架台１６ａ，１６ｂの上面、
詳しくは、たわみ調整フィラー１９の上面は、常時は上
記パスラインより下位におかれることは当然である。

【００１８】図２，図３から明らかなように、上記両下
部架台１６ａ，１６ｂの上側には、断面形状がＬ字形で
ボックス構造をした２個の上部架台３３ａ，３３ｂが昇
降可能に、かつ、対称的に配設されている。上記両上部
架台３３ａ，３３ｂは上流側と下流側に配設され、両架
台間には上記下部架台１６ａ，１６ｂ間の間隙１５と略
同等の間隙３４が設けてある。

【００１９】図１に示すように、上記両上部架台３３
ａ，３３ｂの両端は、上記移動架台１１上に設けたシー
ケンス制御される油圧シリンダ３５に支持され、この油
圧シリンダ３５によって昇降するようにしてある。この
ように、上部架台３３ａ，３３ｂは油圧シリンダ３５に
よる両端支持構造であるため、たわみが生ずる。このた
わみにより鋼板２ａ，２ｂの拘束が不均一になることか
ら、当り面に図１，図２に示すように多数条、つまり、
各上部架台３３ａ，３３ｂの長手軸線方向と直交する方
向に多数条のたわみ調整フィラー３６がとりつけられて
いる。また、通常の状態では、両上部架台３３ａ，３３
ｂの当り面は、上記搬送手段のパスラインより上方にあ
り、鋼板２ａ，２ｂの搬入を妨げない位置にあることは
当然のことである。

【００２０】図２に示すように、上記下流側の上部架台
３３ｂの段部上面には、シーケンス制御されるサーボモ
ータ（図示略）によって往復自走する台車３７を設け、
この台車３７にはシーケンス制御されるギャードモータ
３８によってワイヤ突き出し長さが調整されるＭＡＧ溶
接などの溶接トーチ３９を設ける。該溶接トーチ３９は
図２，図５，図６などから明らかなように、溶接作業時
は常に両上部架台３３ａ，３３ｂ間の間隙３４の中央に
位置させるものである。４０は揺動ベースで、サーボモ
ータ（図示略）によって溶接トーチ３９を間隙３４の長
手方向と直交する方向にシフトすることも可能である。
図中３９ａは溶接ワイヤである。

【００２１】図１，図２，図３に示すように、上記下流
側の上部架台３３ｂの上方には、支杆４１によって支持
され、かつ、上部架台３３ｂの長手軸線方向にそった支
持台４２が設けてあり、この支持台４２上にはこれの長
手方向にそった平行２条の案内レール４３が敷設されて
いる。該案内レール４３には、シーケンス制御されるサ
ーボモータ４４によって上記溶接トーチ３９の台車３７
と同期走行する台車４５を乗載し、この台車４５上には
溶接ワイヤドラム４６を搭載する。図中４７は溶接ワイ
ヤ３９ａのガイド、４８は溶接ワイヤ３９ａの送給器，
４９は操作盤で、板継ぎされる鋼板２ａ，２ｂの板厚，
継手形式、および、各部材のシーケンス制御の入出力を
司るものである。

【００２２】図２に示すように、上記下流側の上部架台
３３ｂの下流側には取付台５０を設け、この取付台５０
上に冷却ユニット，溶接機制御盤５１と溶接材用の炭酸
ガスヘッダーを搭載し、溶接トーチ３９への炭酸ガスの
供給を管理する。

【００２３】図２，図５，図６に示すように、上記間隙
３４に臨む上流側の上部架台３３ａの壁面下部には、適
当の間隔を介して複数、例えば、３個のセンサー、つま
り、光電スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３（Ｓ２，Ｓ３につい
ては図示略）を設ける。この光電スイッチＳ１，Ｓ２，
Ｓ３は、上流側搬入体１から搬入される鋼板２ａ，２ｂ
の板継ぎ開先を検知するもので、上記制御盤５１に接続
されている。

【００２４】図１，図２に示す５２は油圧ユニットで、
これには油圧を必要とする各部材の配管（図示略）が設
けてあり、該油圧ユニット５２は上記上部架台３３ａの
上流側にとりつけた取付台５３上に搭載設置されてい
る。

【００２５】図７，図８は、ＭＡＧ溶接などシールドガ
スノズル５４に付着したスパッタ５５を人手を要するこ
となく付着スパッタ５５を除去する手段を示している。
上記両上部架台３３ａ，３３ｂ間に構成されている間隙
３４に臨む上部架台３３ａ，３３ｂの壁面端部に、上記
シールドガスノズル５４の外径に適合する円弧状のかき
落し爪５６ａ，５６ｂを上下に、而も、夫々対向的にと
りつける。

【００２６】上記台車３７によって溶接トーチ３９のシ
ールドガスノズル５４を相対向するかき落し爪５６ａ，
５６ｂ間に位置させ、次いで、揺動ベース４０によって
シールドガスノズル５４を矢印方向に移動させて一方の
かき落し爪５６ａに押し当てる。次に、ギャードモータ
３８によって溶接トーチ３９を上昇させ付着せるスパッ
タ５５をかき落す。次に、ギャードモータ３８によって
溶接トーチ３９を旧位に下降させ、揺動ベース４０でシ
ールドガスノズル５４を他方のかき落し爪５６ｂに押し
つけ、上記と同様な動作でスパッタ５５をかき落す。こ
のかき落し操作は、溶接トーチ３９による溶接パスごと
に行うか、あるいは、数溶接パスごとに行うものであ
る。これらの作業は上記制御盤５１のシーケンス制御に
よって行われる。

【００２７】

【作用の説明】次に、上記実施例に基いて板継ぎ溶接作
業を説明する。初期状態としては、ラインに対して旋回
架台７，移動架台１１の長手軸線は直交状態にあり、搬
送補助ローラ３２は上流側搬入体１，下流側搬出体３と
同一のパスラインにある。また、裏当て材２８は所定の
ケース２９にセットされてパスラインより下位にあり、
下部架台１６ａ，１６ｂの当り面もまたパスラインより
下位で、上部架台３３ａ，３３ｂの当り面はパスライン
より上方に位置し、板継ぎ溶接を行う鋼板２ａ，２ｂが
パスラインにそって通過するようにしてある。

【００２８】上流側搬入体１上に片面溶接に適した継手
形状に組み立てられた鋼板２ａ，２ｂをセットする。そ
して、まず操作盤４９より鋼板２ａの板厚，鋼板２ｂの
板厚，図１１，図１２，図１３で示す何れかの継手形
式、および、部材セットを入力する。

【００２９】この状態で作業を開始し、継手形状に組み
立てられた鋼板２ａ，２ｂを搬送補助ローラ３２に搬入
する。鋼板２ａと２ｂの継手形状がライン、即ち、架台
間隙１５，３４に対して斜交していることから、継手形
状の先行部分が上記間隙１５と３４の間に至ると、例え
ば、光電スイッチＳ１がこの継手形状、つまり、開先を
検知する。この検知信号により上流側搬入体１は停止
し、鋼板２ａ，２ｂの搬送を中断する。そして、オーバ
ーランした分は上記移動架台１１の下流側移動調整によ
って補正され、光電スイッチＳ１が開先を検知した状態
になる。光電スイッチＳ１による信号がシーケンス制御
され、ギャードモータ１０の駆動で旋回架台７がゆっく
りと旋回し、光電スイッチＳ２，Ｓ３の順で全ての光電
スイッチが開先を検知したアンド信号で旋回架台７は停
止する。

【００３０】上記全ての光電スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３
が開先を検知したアンド信号により図５に示すトーチ３
９と光電スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３間の距離を補正する
ため、ギャードモータ１３を駆動して架台１１を上流方
向に一定距離移動させてトーチ３９の直下に溶接開先を
合わせる。

【００３１】次に、ギャードモータ１７，スクリュージ
ャッキ１８が働き、下部架台１６ａ，１６ｂがキーイン
された継手形式に応じて上昇し、当り面が鋼板２ａ，２
ｂに対して各別に当接する。例えば、図１１の下面合わ
せの場合は各下部架台１６ａ，１６ｂの当り面はパスラ
インより若干上方で停止し、また、図１２の上面合わせ
の場合には上流側の下部架台１６ａの当り面はパスライ
ンより若干上方で停止するが、下流側の下部架台１６ｂ
の当り面は両鋼板２ａ，２ｂの肉厚さ分だけそれより上
方で停止する。また、図１３で示す板厚中心合わせの場
合には、上流側の下部架台１６ａの当り面はパスライン
より若干上方で停止し、下流側の下部架台１６ｂの当り
面は、両鋼板２ａ，２ｂの肉厚差の１／２分だけそれよ
り上昇した位置で停止する。

【００３２】下部架台１６ａ，１６ｂの位置決めが完了
した信号により、シーケンス制御される油圧シリンダ３
５が働き、両上部架台３３ａ，３３ｂが下降し、その当
り面が鋼板２ａ，２ｂの上面に各別に当接され、鋼板２
ａ，２ｂは夫々上下の架台１６ａと３３ａ，および、１
６ｂと３３ｂとの間に各別に挟着固定せしめられる。

【００３３】開先が上述のように定位置にセットされた
信号により、上記ホース３５に高圧流体が送入されてこ
のホース３５が図６に示すように膨張し、台座２７を案
内ピン２６を案内として上昇させ、裏当て材２８を開先
を構成する鋼板２ａ，２ｂ間に橋架的に密接させる。図
６の場合は下面合わせであるが、図１２，図１３のよう
な上面合わせや板厚中心合わせの場合には、受座２２の
傾きと支持座２３の首振り作用によって裏当て材２８は
開先部に密接される。

【００３４】上述のように、上，下部架台１６ａ，３３
ａと１６ｂ，３３ｂとによる鋼板２ａ，２ｂの拘束、裏
当て材２８の密接が完了し、溶接施工が可能な状態であ
る旨をマンマシンインターフェイスにより作業者に知ら
せ、次の入力を待つ。作業者が溶接長さ、溶接トーチ３
９を確認してスタート位置にセットした状態で溶接開始
を入力する。油圧による拘束力，流体圧による裏当て材
２８の密接状態，シールドガス圧，冷却水圧、および、
溶接機入力を確認後、入力板厚と溶接長さに従い前述の
機能を制御しながら順次溶接を行う。

【００３５】例えば、板厚が１５ｍｍの場合には３回の
積層を行い、スパッター除去位置に溶接トーチ３９を移
動してかき落し爪５６ａ，５６ｂによってスパッターを
除去したのち、溶接が完了したことを作業者に知らせ
る。作業者はヒード外観を確認したのち、リセットを入
力すると本装置は初期状態に復帰し、対象部材を搬出し
次の入力待機状態に入る。

【００３６】

【発明の効果】上述のように本発明の構成によれば、次
のような効果が得られる。 （ａ）継手位置の検知、溶接トーチと開先の芯合わせが
自動的に行える。 （ｂ）あらゆる継手形式に対応した鋼板の拘束，裏当て
材の密接が自動的に行え、片面溶接が無人化される。 （ｃ）裏当て材などの消耗材の変換作業を除き、無監視
溶接が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の側面図である。

【図２】本発明装置の一部切欠正面図である。

【図３】本発明装置の正面図である。

【図４】旋回架台の平面図である。

【図５】裏当て材部と開先検知を示す一部切欠正面図で
ある。

【図６】裏当て材と溶接トーチの芯合わせ状態の一部切
欠正面図である。

【図７】スパッター除去部の一部切欠正面図である。

【図８】図７の一部切欠平面図である。

【図９】板継ぎ形状を示す鋼板の平面図である。

【図１０】板継ぎ鋼板を使用した橋梁箱桁の斜視図であ
る。

【図１１】下面合わせの継手形式を示す説明図である。

【図１２】上面合わせの継手形式を示す説明図である。

【図１３】板厚中心合わせの継手形式を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

Ａ 板継ぎ鋼板 １ 上流側搬入体 ２ａ 鋼板 ２ｂ 鋼板 ３ 下流側搬出体 ６ 軸受 ７ 旋回架台 ８ 転輪 ９ 案内レール １０ ギャードモータ １１ 移動架台 １２ リニアガイド １３ ギャードモータ １５ 間隙 １６ａ 下部架台 １６ｂ 下部架台 １７ ギャードモータ １８ スクリュージャッキ ２８ 裏当て材 ２９ ケース ３２ 搬送補助ローラ ３３ａ 上部架台 ３３ｂ 上部架台 ３４ 間隙 ３５ 油圧シリンダ ３７ 台車 ３８ ギャードモータ ３９ 溶接トーチ ４０ 揺動ベース ４５ 台車 ４６ 溶接ワイヤドラム ４９ 操作盤 Ｓ１ 光電スイッチ ５６ａ かき落し爪 ５６ｂ かき落し爪

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板継ぎ形状に組み立てられた鋼板を搬送
   する上流側搬入体と下流側搬出体との間に、水平姿勢の
   旋回架台を配設するとともに、この旋回架台上に該旋回
   架台の軸線方向と直交する方向に水平移動する移動架台
   を乗載せしめ、この移動架台上に、上記旋回架台の軸線
   にそい所要の間隙を介して各別に昇降しうる２個の下部
   架台を搭載し、この両下部架台間の間隙部に、鋼板の板
   継ぎ形式に対応して板継ぎ鋼板間に密接する裏当て材を
   上下動可能に配設し、更に、上記移動架台の両側に、上
   記上流側搬入体と下流側搬出体と同レベルのパスライン
   をもつ上記板継ぎ鋼板の搬送補助ローラ群列を配設せし
   め、一方、上記移動架台には、上記両下部架台の上方に
   対応して配設され各別に昇降する２個の上部架台を搭載
   し、この何れか一方の上部架台には、両上部架台間の間
   隙の長手方向中心線にそって水平往復移動する溶接トー
   チをとりつけるとともに、該溶接トーチの移動を邪魔し
   ない間隙部に上記鋼板の板継ぎ開先を検知する複数のセ
   ンサーを適当の間隔を介して並設したことを特徴とする
   鋼板の板継ぎ溶接装置。